Как команда сообщает на этой неделе в Прикладных Письмах о Физике от AIP Publishing, они смогли продемонстрировать в реальном времени, синхронизация часов уровня фемтосекунды через низменный, решительно бурный, 12-километровый горизонтальный воздушный путь оптической двухсторонней передачей времени.Их работа полагается на инструмент, известный как «расческа частоты», для которой Джон Холл и Тед Хэнш завоевали Нобелевскую премию по физике в 2005.Расческа частоты – специализированный тип лазера, который производит очень стабильный поезд оптических импульсов.
«Мы маркируем эти импульсы и используем их в качестве ‘клещей’ наших часов», сказала Лора Синклер, физик в NIST. «Это походит на кварцевые часы. Но в нашем случае, у нас есть генератор, достигающий 200 миллиардов циклов в секунду (200 ТГц), которые мы объединяем с расческой частоты, чтобы производить клещей не каждую секунду, но каждые 5 наносекунд».Исследователи посылают этих клещей – импульсы расчески частоты – по воздуху и с места к B и от B до A. Благодаря некоторым умным уловкам они смогли измерить время прибытия импульсов на каждом месте к фемтосекундам или один quadrillionth секунды.Время прибытия должно быть измерено на обоих местах «из-за конечной скорости света – количество времени, это берет пульс, чтобы поехать через 12 км воздуха, может измениться сотнями пикосекунд в течение часов из-за изменяющейся атмосферы или даже колебания строительного жилья часы», указал Синклер. «Это может полностью скрыться, любые различия в показывают время».
Отметив различие во время прибытия, «мы можем вычесть изменяющийся путь и нас оставляют с только различием в, показывают время, потому что атмосфера взаимная – подразумевать, что 100 изменений пикосекунды происходят для обоих направлений в то же время», она продолжала. «Как только мы измеряем различие времен часов, мы можем убыстриться или замедлить часы на месте B так, чтобы это согласилось с часами на месте к в течение фемтосекунд».Все эти шаги измерения происходят быстро – в меньше чем половине миллисекунды – таким образом, команда может приспособить часы на месте B порядки величины быстрее, чем существующие основанные на микроволновой печи методы.
Команде внушили страх тем, как далеко они смогли пойти и все еще поддержать синхронизацию уровня фемтосекунды.«12 км бурных воздушных результатов в крупных искажениях лазерных лучей – все же эти два часов соглашаются вовремя на 20 цифр», отметил Синклер.Эти результаты чрезвычайно воодушевляют, потому что команда не видела «ухудшения соглашения о часах с увеличенным расстоянием и турбулентностью», сказал Синклер. «Это предполагает, что мы могли пойти еще большие расстояния, особенно если путь не абсолютно горизонтален – любят к горной вершине или воздушному шару».
Команда теперь занимается двумя отдельными проблемами для часов.«Сначала: мы можем все еще синхронизировать часы, если один из них двигается?
Тот же самый эффект Доплера, который изменяет подачу сирены машины скорой помощи, когда это прибывает к нам также, влияет на наши часы, таким образом, мы должны исправить для этого эффекта допускать развитие синхронизированных сетей часов на мобильных платформах», объяснил Синклер. «Второй: Как далеко – в расстоянии – мы можем действительно пойти? Если мы захотим когда-нибудь пересмотреть второе так, чтобы это было основано на оптическом стандарте вместо микроволнового стандарта, мы должны будем быть в состоянии соединить лучшие часы в мире и затем распределить ту информацию времени».